NL9101256A - Inspuitverbrandingsmotor met brandstofverwarmingselement. - Google Patents

Description

Titel: Inspuitverbrandingsmotor met brandstof verwarmingselement.

De uitvinding heeft betrekking op een inspuitverbrandingsmotor met electrische vonkontsteking omvattende tenminste één cilinder met aanzuigkanaal, tenminste één in de cilinderkop aangebrachte inlaatklep, tenminste één brandstofinjector en een stroomafwaarts van die injector aangebracht verwarmingselement.

Een dergelijke verbrandingsmotor is bekend uit DE-C-3426469 en NL-A- 880133^·

Van de totale uitlaatgasemissie wordt het merendeel gevormd in de korte tijd dat de motor zijn bedrijfstemperatuur nog niet heeft bereikt. Uitlaatgaskatalysatoren, die onder normale omstandigheden de uitlaatgasemissie met circa 90% reduceren, bereiken deze conversiegraad eerst wanneer de bedrijfstemperatuur van de katalysator bereikt is. De conversie start bij een temperatuur van circa 300eC, zodat na een koude start de uitlaatgasemissie van de motor in een katalysator niet of nauwelijks wordt verminderd. Daar bij koude start het temperatuumiveau onvoldoende hoog is om de brandstof (benzine of alcohol) voldoende te verdampen, moet bij koude motor een extra hoeveelheid brandstof worden toegevoerd om een brandbaar mengsel te verkrijgen. Dit leidt tot een hoge uitlaatgasemissie. Bij lage motortemperatuur zijn daarom zowel het brandstofgebruik als de uitlaatgasemissie relatief hoog. Door het in deze fase verwarmen van het brandstof/luchtmengsel wordt dan ook een aanzienlijke bijdrage aan de verbetering van het milieu en tevens een aanmerkelijke brandstofbesparing bereikt, omdat zo minder of geen extra brandstof ingespoten behoeft te worden. De brandstof wordt bij de in de aanhef aangeduide verbrandingsmotor op het in korte tijd op de gewenste temperatuur gebrachte verwarmingselement gesproeid en wordt daarbij op de gewenste temperatuur gebracht. De brandstof zal daardoor beter verdampen en er wordt tevens een betere menging met de verbrandingslucht bereikt. Het verwarmingselement wordt uitgeschakeld wanneer de motor voldoende warm is om het verdampen van de brandstof over te nemen.

Bij de uit genoemd DE-C-3426469 bekende motor is het verwarmingselement uitgevoerd in de vorm van een in het inlaatkanaal van de cilinder stekende pijp omgeven door een isolatiebuis. De pijp en de buis zijn van een randflens voorzien die in een uitsparing van de cilinderkop ligt en door de luchtinlaatleiding wordt gefixeerd. Een bezwaar van deze uitvoering is dat het aanbrengen en vervangen van het verwarmingselement een tijdrovend karwei is. Eenzelfde bezwaar.geldt voor de motor volgens NL-A-880133^ waarbij het verwarmingselement is geïntegreerd in een plaat die tussen het inlaatkanaal en de kop van de cilinder is geklemd.

Met de uitvinding wordt beoogd dit bezwaar te ondervangen en een motor van het in de aanhef beschreven type te verschaffen, waarbij het verwarmingselement enerzijds een uiterst simpele goedkope uitvoering heeft en anderzijds gemakkelijk kan worden gemonteerd en vervangen. Bovendien worden de effektiviteit en de snelheid van het verwarmen verbeterd, doordat er zich minder massa bevindt tussen verwarmd element en warmte opnemend mengsel dan gebruikelijk is.

Volgens de uitvinding is de in de aanhef genoemde inspuitverbrandingsmotor hiertoe gekenmerkt doordat het verwarmingselement is uitgevoerd in de vorm van een plaatje met electrisch isolerende eigenschappen zoals een geëmailleerd metalen plaatje of een keramisch plaatje waarop een stroomgeleidend materiaal met een stroomtoevoer- en een stroomafvoeraansluiting is geprint.

Om de overdracht van warmte vanaf het verwarmingselement naar het brandstof-luchtmengsel te verbeteren kan het verwarmingselement binnen het aanzuigkanaal op afstand van het binnenoppervlak daarvan zijn bevestigd en kan het plaatje gootvormig zijn gebogen.

Voor het automatisch uitschakelen van de electrische stroom bij warme motor zijn er drie mogelijkheden. In de stroomtoe- of afvoer naar respectievelijk van het geprinte stroomgeleidende materiaal kan een thermostaat zijn opgenomen. Als alternatief kan op het plaatje een PTC-element zodanig in de stroombaan zijn bevestigd dat bij toenemende temperatuur de stroom door het geprinte electrisch geleidende materiaal afneemt. De voorkeur verdient echter een alternatief waarbij de stroomgeleidende print zelf PTC-eigenschappen heeft.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een verwarmingselement voor een motor uitgevoerd in de vorm van een electrisch isolerend plaatje waarop een s troomgeleidend materiaal met een stroomtoevoer- en een stroomafvoeraansluiting is geprint.

De uitvinding zal nu aan de hand van de figuren nader worden toegelicht.

Figuur 1 toont een doorsnede van een gedeelte van een verbrandingsmotor volgens de uitvinding.

Figuur 2 toont een perspectivisch aanzicht van het in de motor volgens figuur 1 toe te passen verwarmingselement.

Figuur 3 toont een bovenaanzicht van het verwarmingselement volgens figuur 2.

Figuur k toont een bovenaanzicht van een alternatieve uitvoering van het verwarmingselement.

Het in figuur 1 weergegeven gedeelte van een inspuitmotor omvat een luchtinlaatkanaal 1, dat zodanig is bevestigd op een cilinderkop 2 dat het aansluit op een kanaal 3 voor het via één of twee inlaatkleppen 4 in de cilinder toevoeren van een brandstof luchtmengsel. De kanalen 1 en 3 vormen het zogenaamde aanzuigkanaal.

Op het luchtinlaatkanaal 1 is een op een brandstoftoevoerkanaal 5a aangesloten injector 5 voor het inspuiten van brandstof bevestigd.

Om ingespoten brandstof bij koude motor op de gewenste temperatuur te brengen, wordt deze bij het inspuiten op een verwarmingselement 6 gesproeid. Dit verwarmingselement is door middel van een staafje 7 of dergelijke verbonden met een in een opening van het kanaal 2 afgedicht gemonteerde deksel 8. Zoals uit de tekening blijkt bevindt het verwarmingselement 6 zich op een plaats waar de ingespoten brandstof met het element 6 in aanraking komt.

In geval van een cilinder met twee inlaatkleppen kan zich tussen het naar de kleppen toegekeerde einde van het kanaal 2 en het verwarmingselement 6 een op zichzelf bekend verdeelschot bevinden.

Het verwarmingselement 6 bestaat uit een gootvormig gebogen electrisch isolerend plaatje met een weerstandsprint 9 uit een electrisch geleidende inkt of pasta en een stroomtoevoer 10 en een stroomafvoer 11. Bijvoorbeeld is het plaatje een geëmailleerd metalen plaatje of bestaat het uit keramisch materiaal.

Om bij voldoend warme motor de stroom te onderbreken zal een voorziening nodig zijn. Deze kan bestaan uit een in de stroomtoe- of afvoer aangebrachte thermostaat. Bij de uitvoering volgens figuur 4 is echter gekozen voor een PTC-element 12 die op de geëmailleerde print is gelijmd en de stroomdoorvoer bij een bepaalde temperatuur sterk beperkt.

De simpelste en meest betrouwbare uitvoering is die waarbij de print 9 zelf - althans een deel daarvan - uit een inkt of pasta met PTC-eigenschappen bestaat. (PTC is de afkorting voor Positive Temperature Coëfficiënt)

Binnen het kader van de uitvinding zijn verschillende varianten denkbaar. Het is niet noodzakelijk dat het plaatje 6 gootvormig is gebogen, het kan ook vlak zijn. De zigzaggend weergegeven print 9 kan ook zijn vervangen door een het gehele oppervlak van het plaatje bedekkende print. Het verwarmingselement kan ook in het luchtinlaatkanaal 1 zijn gemonteerd uiteraard op een plaats waar de ingespoten brandstof ermee in aanraking komt.

Claims (7)

1. Inspuitverbrandingsmotor met electrische vonkontsteking omvattende tenminste één cilinder met aanzuigkanaal, tenminste één in de cilinderkop aangebrachte inlaatklep, tenminste één brandstofinjector en een stroomafwaarts van die injector aangebracht verwarmingselement, met het kenmerk, dat het verwarmingselement is uitgevoerd in de vorm van een plaatje (6) met electrisch isolerende eigenschappen zoals een geëmailleerd metalen plaatje of een keramisch plaatje waarop een stroomgeleidend materiaal (9) met een stroomtoevoer- en een stroomafvoeraansluiting is geprint.

2. Inspuitverbrandingsmotor volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het verwarmingselement binnen het aanzuigkanaal (1, 2) op afstand van het binnenoppervlak daarvan is bevestigd.

3. Inspuitverbrandingsmotor volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het plaatje (6) gootvormig is gebogen.

4. Inspuitverbrandingsmotor volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat in de stroomtoe- of af voer naar respectievelijk van het geprinte stroomgeleidende materiaal (9) een thermostaat is opgenomen.

5. Inspui tverbrandingsmotor volgens één van de conclusies 1 t/m 3t met het kenmerk, dat op het plaatje (6) een PTC-element (12) zodanig in de stroombaan is bevestigd dat bij toenemende temperatuur de stroom door het geprinte electrisch geleidende materiaal (9) afneemt.

6. Inspui tverbrandingsmotor volgens één van de conclusies 1 t/m 3. met het kenmerk, dat de stroomgeleidende print (9) zelf PTC-eigenschappen heeft.

7. Verwarmingselement voor een motor volgens één van de voorgaande conclusies omvattende een electrisch isolerend plaatje waarop een stroomgeleidend materiaal (9) met een stroomtoevoer- en een stroomafvoeraansluiting is geprint.